金属-空气电池由于其较高的理论能量密度，是后锂储能装置的潜在候选者。然而，目前对金属-空气电池电化学的认识还处于起步阶段。
近日，燕山大学黄建宇教授，Liqiang Zhang，Yongfu Tang报道了利用先进的像差校正的环境透射电子显微镜对碳纳米管（CNTs）或Ag纳米线空气正极在Na-O2/CO2（O2和CO2混合物）和Na-O2电池中的原位研究。
文章要点
1）在Na-O2/CO2/CNT纳米电池中，放电反应分两步进行：(1)2Na+ + 2e- + O2→Na2O2，(2)Na2O2 + CO2 → Na2CO3 + O2，同时发生寄生镀钠反应。充电反应为：(3)2Na2CO3 + C →4Na+ + 3CO2 + 4e-。而在Na-O2/CO2/Ag纳米电池中，放电反应与Na-O2/CO2/CNT纳米电池基本相同，但前者的充电反应非常缓慢，说明Na2CO3难以直接分解。在Na-O2电池中，放电反应通过反应(1)进行，但反向反应非常困难，表明Na2O2分解缓慢。
2）总体而言，Na-O2/CO2/CNT纳米电池表现出比Na-O2/CO2/Ag和Na-O2/CNT纳米电池更好的循环性和性能，因此碳和CO2在促进Na-O2纳米电池中具有重要作用。
该研究为Na-O2/CO2和Na-O2纳米电池的电化学研究提供了重要的见解，有助于开发高性能的Na-O2/CO2和Na-O2储能电池。
Qiunan Liu, et al, In-Situ Electrochemical Study of Na-O2/CO2 Batteries in an Environmental Transmission Electron Microscope, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c04938
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c04938
